В водоводяном теплообменнике охлаждается пресная вода от t1',°С до t''1, °С. Для ее охлаждения

В водоводяном теплообменнике охлаждается пресная вода от t1',°С до t''1, °С. Для ее охлаждения используется забортная вода с температурой t'2,°С. Расход пресной воды G1, кг/с, забортной – G2, кг/с, коэффициент теплопередачи k=800 Вт/м2∙К . Определить площадь поверхности теплообмена при прямотоке и противотоке при условии, что теплоемкость пресной воды Cпр=4,19 кДж/кг∙К , а забортной Cзаб=3,85 кДж/кг∙К. Дано: t1'=84 ℃; t1''=36 ℃; t2'=9 ℃; G1=0,3 кг/с; G2=0,5 кг/с. Cпр=4,19 кДж/кг∙К; Cзаб=3,85 кДж/кг∙К; k=800 Вт/м2∙К. Найти: Fпрямоток, Fпротивоток-?

1. Тепловой поток, переданный горячим теплоносителем холодному определим по формуле:
Q=G1∙Cпр∙t1'-t1''=0,3∙4190∙84-36=60336 Вт=60,366 кВт.
2. Из уравнения теплового баланса найдем температуру забортной воды на выходе из теплообменника:
Q=G1∙Cпр∙t1'-t1''=G2∙Cзаб∙t2''-t2';
t2''=QG2∙Cзаб+t2'=603360,5∙3850+9=40,4 ℃.
3. Построим графики изменения температурного напора и температуры теплоносителей при прямотоке и противотоке:
На графике температурного напора при прямотоке линии изменения температуры перекрещиваются, следовательно невозможно осуществить прямоток. Расчет площади поверхности теплообмена будем вести только для противотока.
4. Наибольший температурный напор:
∆t'=t1'-t2''=84-40,4=43,6 ℃.
5. Наименьший температурный напор:
∆t''=t1''-t2'=36-9=27 ℃.
6. Средний температурный напор определим по формуле:
∆tср=∆t'-∆t''ln∆t'∆t''=43,6-27ln43,627=34,6 ℃.
7. Рассчитаем площадь теплообмена из уравнения теплопередачи:
Q=k∙∆tср∙F.
F=Qk∙∆tср=60336800∙34,6=2,18 м2.
Ответ: F=2,18 м2.
Теоретические вопросы:
9

. Приведите формулы первого и основные формулировки второго закона термодинамики.
I начало термодинамики представляет собой закон превращения и сохранения энергии, и звучит следующим образом:
Тепловая энергия не может быть создана или уничтожена, она может только переходить из одной формы в другую в эквивалентных соотношениях.
Математические формулировки первого начала термодинамики:
- Количество тепла Q, сообщенное системе, идет на изменение внутренней энергии ∆U системы и на работу A, совершаемую системой против внешних тел.
Q=∆U+A
- Изменение внутренней энергии ∆U системы при переходе ее из одного состояния в другое равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами.
∆U=Q-A
Второе начало термодинамики определяет условия, при которых возможны превращения энергии, а также возможные направления протекания процессов.
- Энтропия замкнутой (т.е